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PVC(聚氯乙烯)项目可行性研究报告-“十四五”化工行业重点

   日期:2020-10-30     浏览:9    

  PVC,Polyviny Chloride,即聚氯乙烯,是由氯乙烯单体聚合而成的高分子化合物,其分子式为-(CH-2-CHCI)_n-,主要应用于建筑、电力、农业、汽车、服饰、日化品和食品等行业。得益于下游房地产及电力行业的飞速发展,PVC 材料及其制品需求旺盛,推动中国PVC行业迅速发展。按照产量计,过去五年,中国 PVC 行业市场规模从 2014 年的1.629.6万吨增长到2018年的1870.2 万吨,年复合增长率为3.5%。

  PVC作为中国五大通用塑料消费品之首,应用范围广泛,涉及国民经济的方方面面。PVC 行业发展与宏观经济涨势呈现较大的相关性。近20年来,中国第二产业的飞速发展为中国经济的成长作出重要贡献。据国家统计局数据,2018年,中国第二产业增加值达36.6万亿元,占国内生产总值的 40.7%。中国第二产业的繁荣推动了PVC 行业长期以来的蓬勃发展。

  电石作为电石法生产 PVC的主要原材料,其价格波动对中游PVC行业利润产生较大影响。近两年来,中国电石价格一路走高,导致 PVC-电石价差逐渐收窄,企业毛利润大幅降低,限制了PVC 行业的健康发展。

  受下游主流需求增长乏力影响,中国PVC产量和消费量上升空间有限,未来行业将注重于发展先进PVC工艺技术,提升产品质量和价值量,实现产业的高附加值发展和进一步升级。目前,中国在医用PVC材料生产加工方面仍处于空白,具有巨大的发展潜力与增长空间。

  PVC, Polyinyl Chloride,即聚氧乙烯,是由氯乙烯单体聚合而成的高分子化合物,其分子式为-(CH2-CHC)。-。其中,n表示平均聚合度,目前中国工业生产的PVC树脂的平均聚合度通常控制在600-2,700之间。PVC,深圳市盛世佳联投资发展有限公司(贴牌项目部)与PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)和ABS(丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)三元共聚物)并称为五大通用塑料,并以极高的性价比,产量位列中国第一、全球第二。中国占据全球超过40%的 PVC 产能,远领先于北美和西欧。

  (1)力学强度∶PVC具有较强的抗冲击强度,常温下可达 10MPa,可用于制造硬质管、硬板、包装硬片,进一步可加工成为墙板、窗框等建筑、装饰材料;

  (2)绝缘性∶类似于大部分塑料,PVC 通常不导电,常用于制作电线电缆的绝缘层、保护层、蓄电池隔板、电器外壳等;

  (3)耐化学腐蚀性∶除少数有机溶剂外,PVC常温下可耐任意浓度盐酸、90%以下硫酸、50-60%硝酸及20%以下烧碱溶液的腐蚀,可用于制作农膜、雨衣、鞋等需长期暴露在极端环境下的耐用品;

  (4)热塑性∶由于 PVC支链仅有氢原子和氯原子,PVC 分子间存在较小的作用力,因而可通过软化或熔融的方法变成任意形状,用作型材、板材、薄膜等。

  得益于材料本身优良特性,PVC 通过改性和进一步加工可制得品类丰富的 PVC产品,包括型材/异型材、管材、薄膜、软质品、涂层制品(即人造革)泡沫制品和透明片材料,为各行各业提供充足的原材料,主要包括建筑、电力、农业、汽车、服饰、日化品和食品等行业。

  得益于 PVC悠久的历史(1853年美国 HenriV.Regnault首次发现,距今已超过160 年)和塑料制作工艺的不断精进,现有的PVC生产工艺类别众多,其具体生产过程主要包括VCM(氯乙烯)单体的制备和聚合两部分∶

  VCM(氯乙烯)单体的生产工艺包括电石法和乙烯法两种。长期以来,中国生产企业主要采用电石法,约占总产能的80%。沧州市兴宇金属制品有限公司。聚焦全球市场,除中国和印度以外,超过90%的生产装置均采用产品稳定性更强的乙烯法。

  (1)电石法∶主要通过电石(主要成分为 CaC2)水解生产乙炔,再进一步与 HCI (氯化氢)气体在含汞触媒的条件下生成VCM((氯乙烯)单体)。电石法由于使用固体煤炭作为主要原料,可采用间隔式釜式反应器,对流程设计要求较低,因而前期投资要求较低,故在VCM(氯乙烯)生产企业中得到广泛的推崇与使用。

  (2)乙烯法∶石油裂解所得乙烯精制后,在氯化铜的催化作用下,同HCI(氯化氢)和O2(纯氧)反应生成粗 EDC(二氯乙烷)。EDC(二氯乙烯)经精制后,通过热裂解并提纯得到VCM(氯乙烯)单体。乙烯法由于使用液体石油作为主要原料,流程设计方面可采用列管式固定床反应器,整个过程连续,不受干扰,因而制得的VCM(氯乙烯)产品纯度高且质量稳定,具有较高的使用价值。然而,在经济效益方面,乙烯法工艺流程更为复杂,对多步反应间的协同耦合设计要求高,需要较大的前期投资.另一方面,中国富煤、贫油、少气的能源现状,导致以石油为原料的乙烯法生产成本更为昂贵,愈发限制了乙烯法的推广与使用。

  对于聚合生产工艺,在行业发展初期,部分企业采用溶液法,因该法对环境污染较大,现已放弃使用。现阶段仍在使用的PVC聚合生产工艺可划分为以下三种∶

  (1)本体聚合法∶直接将VCM(氯乙烯)单体和引发剂混合进行聚合反应。本体聚合法在生产过程中无需使用溶剂和添加其他助剂,无需后处理设备,具有投资小、节能、成本低的特点。然而,由于缺少溶剂的使用,聚合反应中产生大量的热量难以在短时间内被转移,因而限制了其生产设备的扩容及生产规模的进一步扩大。

  (2)悬浮聚合法∶将 VCM单体液滴分散在水相中,同时油溶性引发剂溶解于单体中,经聚合反应生成粒状 PVC聚合物。悬浮聚合法生产工艺成熟、操作简单、成本较低、产品种类众多、应用范围广泛,约占整体市场产量的80%左右。悬浮聚合法制得的PVC产品通常呈现粉末状,粒径在100-160um左右。

  (3)乳液聚合法∶通常以烷基磺酸钠作为乳化剂,聚合反应发生在乳化剂包裹的囊泡内,可有效防止聚合物粒子的聚集。经喷雾干燥后,PVC成品粒径在30um左右。乳液聚合法制得的PVC产品主要用于生产E-PVC(聚氯乙烯糊),可用于制造人造革、泡沫塑料、地板革、墙纸等。

  PVC生产装置可分为VCM(氯乙烯)单体生产装置和聚合反应装置两类。其中,VCM (氯乙烯)单体生产装置由于采用工艺的不同,在生产装置类型和前期投资方面存在部分差异。得益于PVC长达近60年的发展历程,相关高校和企业对此领域进行深入研究,现阶段PVC生产装置和工艺基本已实现本土化供应,价格相对较低。

  电石法VCM(氯乙烯)生产装置∶主要包括乙炔发生器柜、清净及冷却中和、电石除尘、渣浆输送及处理、氯化氢合成、混合脱水、转化、水洗、碱洗及气柜、氯乙烯压缩精馏和附带仪表等装置。

  乙烯法VCM(氯乙烯)生产装置∶主要包括直接氯化、氯氧化急冷系统、EDC(二氯乙烷)精馏系统(头塔、高沸塔、真空塔)、裂解系统(裂解炉、EDC(二氯乙烷)汽化器)、VCM(氯乙烯)精馏系统(塔及贮槽)、高沸物氯化系统、制冷系统、废水系统、空分系统、分析系统等。乙烯法VCM(氯乙烯)生产装置在整体流程设计方面要求较高,,投资额普遍高出电石法50%左右。

  聚合反应装置∶主要包括VCM((氯乙烯)单体贮存与加料、脱离子水贮存与加料、助剂贮存与加料、涂壁与废水汽提、聚合、浆料贮存、汽提及回收、离心干燥、包装、仪器分析等多个生产环节。依据建设规模和VCM(氯乙烯)制备工艺的不同,聚合反应装置的前期投资通常在 PVC 整体生产装置总投资的占比为45%-60%。

  得益于下游房地产及电力行业的飞速发展,PVC材料及其制品需求旺盛,推动中国PVC行业迅速发展。同时,上游原材料相关烧碱行业的持续增长,为中游 PVC生产提供稳定增长的原材料供给,保障行业进一步发展。按照产量计,过去五年,中国PVC 行业市场规模(按产量计)从2014年的1.629.6万吨增长到2018年的1.8702万吨,年复合增长率3.5%。

  未来五年,预计中国PVC行业市场规模将快速增长,并于2023年达到2.4204万吨。行业得以持续发展主要受到以下三点因素驱动∶

  (1)随着中国对外交流日益密切,电线电缆的出口需求持续增加,支撑 PVC产量持续增长;

  (2)随着产业链上游交流与合作日益密切,PVC生产过程中的物资交易环节部分逐步减少,利润大幅被行业留存,推动其健康发展;

  (3)PVC生产工艺的日益精进,有利于提升产品质量,使其应用场景进一步扩大,需求愈发多元化。

  在地域分布方面,中国PVC产能主要分布在西北、华北和华东地区,其中西北和华北的产能占全国总产能的60%以上。在省份分布方面,内蒙古、新疆和山东是中国PVC制造大省,占全国总产能的45%左右。中国PVC行业分布呈现明显的北多南少的分布趋势,其主要原因是PVC生产企业以电石为主的原材料需求。PVC发展历程较为悠久、市场基本成熟、利润空间有限,PVC-电石价差近年维持在30%左右(乙烯法实际毛利率更低)。

  考虑PVC生产企业的盈利问题,电石等大宗商品原材料的运输成本需严格控制,从而形成其生产企业资源导向型的地域分布。区别于主流的产能分布规律,山东省依托丰富的原油乙烯原料供应,因地制宜地发展乙烯法PVC产能,逐渐成为行业发展的中坚力量。

  在企业分布方面,中国PVC行业呈现较低的集中度,CR10不足40%。截至2018年底,中国PVC企业共75家,行业平均产能为32万吨/年,其中百万吨级生产企业有3家。

  (1)第一梯队∶新疆中泰、新疆天业、陕西北元、天津大沽、内蒙君正、盐湖镁业、山东信发、内蒙亿利、新疆圣雄等大型PVC企业,产能均在 50万吨级以上,具备规模化效应。然而,相比于32万吨/年的平均水平,第一梯队尾部企业仍存在被替代的风险。

  (2)第二梯队∶宁夏英力特、上海氯碱、宜宾天原、四川金路、浙江巨化、河北金牛、新疆天辰和昊华宇航等。上述企业虽不及第一梯队企业产能规模宏大,却在产品质量方面区别于普通小型PVC企业,为大连商品交易所期货交割免检产品,广受下游PVC消费企业认可。

  (3)第三梯队∶其他小型PVC 企业在生产规模方面较第一、第二梯队存在不同程度的劣势。在产品质量方面,此类企业受认可范围较为局限,导致 PVC 商品流通方面存在明显的局限性。随着环保和去产能政策影响的进一步深化,此类企业存在被淘汰的风险。


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